CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL
THALITA PALANEDI
AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA NA PRODUÇÃO DE BIODIESEL DE
DENDÊ
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
LONDRINA 2017
AVALIAÇÃO DO CICLO DE VIDA NA PRODUÇÃO DE BIODIESEL DE
DENDÊ
Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação
apresentado à disciplina Trabalho de
Conclusão de Curso 2, do Curso Superior de
Engenharia Ambiental da Universidade
Tecnológica Federal do Paraná, Campus Londrina, para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Ambiental.
Orientador: Prof. Dr. Aulus Roberto Romão Bineli
LONDRINA 2017
Campus Londrina
Coordenação de Engenharia Ambiental
TERMO DE APROVAÇÃO
Título da Monografia
Avaliação do ciclo de vida na produção de biodiesel de
dendê
por
Thalita Palanedi
Monografia apresentada no dia 13 de junho de 2017 a
o Curso Superior deEngenharia Ambiental da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Câmpus Londrina. O candidato foi arguido pela Banca Examinadora composta pelos professores abaixo assinados. Após deliberação, a Banca Examinadora considerou o trabalho _____________________________________________________ (aprovado, aprovado com restrições ou reprovado).
____________________________________ Prof. MsC. Marco Antônio Ferreira
(UTFPR)
____________________________________ Prof. Dr. Rafael Montanhini Soares de Oliveira
(UTFPR)
____________________________________ Profa. Dr. Aulus Roberto Romão Bineli
(UTFPR) Orientador
__________________________________ Profa. Dra. Edilaine Regina Pereira
Responsável pelo TCC do Curso de Eng. Ambiental
Agradeço aos meus pais Sandra e Wanderlei por toda a dedicação, incentivo e confiança depositada em mim não só durante o período de graduação como em toda minha vida, ao meu irmão Wandré e todos os familiares que de alguma forma contribuíram para minha formação.
Ao professor Aulus pela orientação, disponibilização de materiais e ferramentas para que este trabalho de conclusão fosse possível, sempre de forma atenciosa.
Aos amigos Bianca, Dioni, Fabio, Fran, Isa, Ju e Luiz por me acolherem nesse grupo e juntos formarmos uma segunda família, por estarem presentes não só nos momentos bons como nos ruins. Pela honestidade sem “papas na língua”, pelas confusões e zoeiras sem limites, pelas noites em claro estudando e obviamente por todas as baladas loucas. Gratidão por ter conhecido vocês e saber que mesmo com personalidades distintas nós compartilhamos do mesmo sentimento.
Aos meus amigos João Vitor e Luisa que sempre me apoiaram e acreditaram no meu potencial. Gi e Isa, em momentos distintos, que não me deixaram esquecer que eu tinha uma vida social (mesmo que isso me custasse algumas horas de sono). Aos mestres do Muay Thai que contribuiriam com a filosofia e ensinamento desse esporte, que muitas vezes funcionou como “socoterapia” em momentos de estresse.
PALANEDI, THALITA. Avaliação do ciclo de vida na produção de biodiesel de
dendê. 2017.61f. Trabalho de conclusão de curso de graduação apresentado à
disciplina Trabalho de Conclusão de Curso 2. – Engenharia Ambiental, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Câmpus Londrina. Londrina, 2017.
Este trabalho tem como objetivo comparar o uso energético e as emissões gasosas proveniente da produção de biodiesel de dendê através das rotas metílica e etílica. Para isso utilizou a Avaliação do Ciclo de Vida – ACV, que é uma ferramenta de gestão que permite a identificação e determinação dos impactos causados por um processo ou um produto desde a aquisição de matéria-prima até a destinação final do produto (análise “do berço ao túmulo”). Nesse sentido, o ciclo de vida do biodiesel a partir de óleo de dendê se iniciou com a atividade agrícola e encerrou com a etapa de distribuição do biocombustível. O processo incluiu as etapas produção, transporte, refino e distribuição do biodiesel com base nas condições em que ele é comercializado no território nacional (mistura de 8% de biodiesel para 92% de diesel). A escolha da matéria prima foi o dendê por apresentar grande vantagem em termos de rendimento de óleo em toneladas por hectare quando comparadas a outras culturas oleaginosas e por ser capaz de se desenvolver em solos de baixa fertilidade. Fatores de renovabilidade e eficiência energética mostraram que a mistura de 8% de biodiesel/diesel do biocombustível não pode ser considerado uma medida de minimização de impacto ambiental, pois não atingiram os requisitos mínimos (FER e NER > 1). O biodiesel puro (B100) atendeu a exigência da renovabilidade (FER) do combustível, mas não atendeu no quesito eficiência (NER), sendo portanto necessárias algumas modificações no processo para garantir a viabilidade energética do mesmo. O presente trabalho concluiu que é necessário mais detalhamento de dados e que o setor de transporte é o maior causador de impacto ambiental negativo durante todo o ciclo de vida desse produto.
Palavras-chave: Avaliação de Ciclo de Vida; Biocombustíveis; Biodiesel; Dendê; Energia Renovável.
This work aims to compare the energy use and the gaseous emissions from the production of palm oil biodiesel through the methyl and ethyl routes. For this purpose, it used the Life Cycle Assessment (LCA), which is a management tool that allows the identification and determination of the impacts caused by a process or a product from the acquisition of raw material to the final destination of the product (analysis of the “Cradle-to-grave "). In this sense, the life cycle of biodiesel from palm oil began with agricultural activity and ended with the stage of biofuel distribution. The process included the production, transportation, refining and distribuition stages of biodiesel based on the conditions under which biodiesel is marketed in Brazil (a mixture of 8% biodiesel and 92% diesel). The choice of the raw material was the oil palm because it presents great advantage in terms of oil yield in tons per hectare when compared to other oil crops and because it is able to develop in low fertility soils. Renewability and energy efficiency factors have shown that the B8 blend of biofuel cannot be considered a measure of environmental impact minimization because it did not meet the minimum requirements (FER and NER> 1). Pure biodiesel (B100) met the fuel renewal requirement, but it was left to be desired in terms of efficiency, so some modifications to the process are necessary to ensure its energy viability. The present study concluded that more detailed data is needed and that the transportation sector is the major negative environmental impact during the whole life cycle of this product.
Figura 1 – Matriz energética brasileira... 13
Figura 2 – Panorama da emissão de CO2 proveniente de combustíveis fósseis ... 14
Figura 3 – Dendê ... 17
Figura 4 – Etapas da extração do óleo ... 18
Figura 5 – Reação de transesterificação ... 18
Figura 6 – Fases de uma ACV ... 21
Figura 7 – Esboço da análise ... 23
Figura 8 – Exemplo de um sistema de produto ... 28
Figura 9 – Sistema de produto do Biodiesel ... 29
Figura 10 – Esboço do trajeto de colheita ... 32
Figura 11 – Beneficiamento do dendê ... 33
Figura 12 – Representação geográfica das bases de distribuição ... 35
Figura 13 – Emissões de Dióxido de Carbono (CO2) ... 41
Figura 14 – Emissões de Metano (CH4)... 42
Figura 15 – Emissões de Metano (CH4) por atividade ... 42
Figura 16 – Emissões de Dióxido de Nitrogênio (N2O) ... 43
Figura 17 – Emissões de Dióxido de Nitrogênio (N2O) por atividade ... 43
Figura 18 – Visão geral das emissões de poluentes ... 44
Figura 19 – Emissão de Compostos Orgânicos Voláteis ... 45
Figura 20 – Emissões de Monóxido de Carbono (CO) ... 45
Figura 21 – Emissões de Óxidos de Enxofre (SOx) ... 46
Figura 22 – Emissões de Óxidos de Nitrogênio (NOx) ... 46
Tabela 1 – Características de algumas matérias-primas vegetais para a produção de
biodiesel ... 15
Tabela 2 – Produtos e dosagens de fertilizantes para a cultura de dendê ... 30
Tabela 3 – Distribuição de combustíveis para a região Norte ... 36
Tabela 4 – Resultados de FER e NER para biodiesel puro (B100) ... 40
Tabela 5 – Resultados de FER e NER para a mistura de 8% de biodiesel (B8) ... 40
1 INTRODUÇÃO ... 9
2 OBJETIVOS ... 12
2.1 Objetivo geral ... 12
2.2 Objetivos específicos ... 12
3 REFERENCIAL TEÓRICO ... 13
3.1 Brasil e a questão energética ... 13
3.2 Produção de biodiesel ... 15
3.2.1 Extração do Óleo ... 17
3.2.2 Processo de Transesterificação ... 18
3.3 Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) ... 19
3.3.1 Histórico da ACV ... 19
3.3.2 Metodologia da ACV ... 20
3.4 Ciclo de vida do biodiesel ... 22
3.5 Aspectos ambientais ... 23
4 METODOLOGIA ... 26
4.1 Software GREET ... 26
4.2 Execução da ACV ... 27
4.2.1 Definição de objetivo e escopo ... 27
4.2.2 Sistema de produto ... 28
4.2.3 Análise de inventário ... 30
4.2.3.1 Atividade agrícola ... 30
4.2.3.2 Transporte para a indústria ... 31
4.2.3.3 Extração do óleo ... 32
4.2.3.4 Transesterificação ... 33
SUMÁRIO
4.2.3.6 Distribuição do combustível ... 34
4.2.4 Avaliação de Impacto ... 36
5 RESULTADOS (INTERPRETAÇÃO) ... 39
5.1 Renovabilidade do combustível ... 39
5.2 Emissões de gases de efeito estufa ... 40
5.3 Emissões de gases poluentes ... 44
5.4 Comparação com outros trabalhos realizados ... 47
6 CONCLUSÃO ... 50
Sugestão de estudos futuros ... 52
REFERÊNCIAS ... 53
1 INTRODUÇÃO
É fato que o uso de combustíveis está atrelado ao cotidiano das pessoas, sendo que a matriz energética tanto no Brasil quanto no mundo é composta predominantemente de combustíveis fósseis. Para atender a demanda de insumos, que aumenta cada vez mais devido ao crescimento populacional, faz se necessário a busca de formas alternativas de energia, como por exemplo, o uso da biomassa para a produção de biocombustíveis (CONFEDERAÇÃO NACIONAL DA INDÚSTRIA, 2007).
A busca por fontes de energia está relacionada a um modo de desenvolvimento que deve ser modificado por um modelo definido como sustentável. O desenvolvimento sustentável é um termo, definido pela Comissão Mundial do Desenvolvimento e Meio Ambiente, criada pela ONU em 1987, que significa: “Atender as necessidades da geração presente sem comprometer a habilidade das gerações futuras em atender suas próprias necessidades” (BRAGA, 2005). Nesse sentido, energia sustentável é aquela que se sustenta em equilíbrio entre o ciclo de consumo e produção, ou seja, a energia é gasta em quantidade e velocidade inferiores as que o meio ambiente é capaz de repor. A energia renovável por sua vez, é aquela desenvolvida a partir de recursos naturais que se renovam ou são renovados, diferentes da energia fóssil que requer milhões de anos para se recompor (PORTAL ENERGIA, 2015).
Segundo o MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA - MME (2016), o biodiesel é um recurso renovável, derivado de óleo vegetal ou gordura animal, que pode substituir o óleo diesel de petróleo ou ser incorporado a ele sem que os veículos precisem de alguma adaptação, sua combustão emite uma concentração menor de gases liberados ao meio ambiente comparado ao uso exclusivo de combustíveis fósseis, e o carbono liberado na reação pode ser capturado pelas plantas oleaginosas durante seu crescimento. O Ministério ainda aponta o Brasil, juntamente com os Estado Unidos e a Alemanha, como um dos maiores produtores de biodiesel do mundo. A Argentina também se destaca, por ser um país grande produtor de plantas oleaginosas. De acordo com o MINISTÉRIO DO DESENVOLVIMENTO, INDUSTRIA E COMÉRCIO EXTERIOR (2003), o território brasileiro possui uma
grande vantagem no cenário mundial para a produção do dendê, pois possui uma grande extensão de terra disponível e em condições favoráveis de clima e solo para o seu cultivo, mas apenas um pouco mais da metade dessa área em potencial é utilizada para a cultura.
De acordo com MULLER (1980) o óleo de dendê, além de possuir grande potencial para a produção do biodiesel, dispõe de outras aplicações, tais como no ramo alimentício, na fabricação de sabão e detergentes, em indústrias de vela, graxas e lubrificantes e cosméticos. Quanto ao fator ambiental, o cultivo do dendê assim como o de outras oleaginosas é capaz de realizar o “sequestro de carbono” reduzindo os níveis de CO2 na atmosfera. De acordo com SOUZA (2000), os
dendezeiros podem contribuir para a captura de aproximadamente 30 t de carbono/ha/ano, além de viabilizar a recomposição florestal em processo de degradação.
Dentro do conceito de sustentabilidade, o biodiesel é mais vantajoso quando comparados a outras fontes. No entanto, há relatos de afirmações negativas quanto ao uso em larga escala do óleo de dendê como biocombustível por causar possível desmatamento, devido à mudança de uso da terra, causando dúvidas a respeito da viabilidade de substituição do combustível convencional. Deste modo, é importante uma abordagem sistêmica para investigar todos os processos a montante e a jusante do processo produtivo para avaliar tais vantagens, sem que se beneficie uma área prejudicando outra, mantendo o equilíbrio base do desenvolvimento sustentável (YEE, TAN, et al., 2009).
Nesse sentido, a Avaliação do Ciclo de Vida - ACV é uma ferramenta capaz de mensurar quantitativamente se existe essa compensação entre os gases emitidos e recapturados ao longo do processo produtivo, pois avaliará todas as entradas e saídas dos fluxos de matéria e energia envolvidos na produção do biodiesel. Além disso, é possível relacionar diferentes categorias de impacto ambiental para identificar os pontos críticos ao longo da cadeia (IBICT, 2016)
A realização de uma ACV é normatizada, no Brasil, pela ABNT NBR ISO 14040, que define a sua estrutura, dividindo-a em quatro fases: definição de objetivo e escopo, análise do inventário, avaliação de impactos e a interpretação dos
resultados. Segundo GIANNETTI e ALMEIDA (2006), a ACV é uma análise
complexa e multivariável e por isso deve seguir a estrutura formal para a execução. Portanto o principal objetivo deste trabalho é realizar a avaliação do ciclo de vida do biodiesel oriundo do dendê por duas rotas: etílica e metílica. A ACV irá permitir quantificar o uso energético do produto, calcular a emissão de gases de efeito estufa e gases considerados poluentes atmosféricos em todo o processo de produção, desde a obtenção da matéria-prima até a distribuição do biocombustível. Dessa forma, é possível gerar informações que possam fomentar o uso de biocombustíveis para promover o desenvolvimento sustentável.
2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
Realizar a avaliação do ciclo de vida do biodiesel oriundo dos cachos de dendê pelas rotas de transesterificação via etílica e metílica.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Quantificar o uso energético do produto puro (B100) e da mistura de 8% (B8) do biodiesel.
Calcular as emissões gasosas em todo o processo de produção e distribuição do biocombustível.
3 REFERENCIAL TEÓRICO
3.1 BRASIL E A QUESTÃO ENERGÉTICA
De acordo com o Balanço Energético Nacional 2015 – BEN, publicado pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE), o aumento na demanda de energia no Brasil foi de 3,1%, sendo que 80% deste acréscimo estão relacionados à energia térmica, que teve seu uso intensificado devido à redução da disponibilidade de energia hidrelétrica, ilustrado na Figura 1.
Figura 1 – Matriz energética brasileira
Fonte: BEN (2015, p.35)
No que diz respeito ao setor de transporte, o relatório mostra que o consumo de energia vem aumentando significativamente há três anos consecutivos, e destaca também o aumento da produção e do consumo do etanol desde 2013, diferente de 2012, ano em que a gasolina estava no auge (EPE, 2015).
A combustão dos combustíveis fósseis produz energia para movimentar os veículos, mas libera calor em forma de Gases de Efeito Estufa (GEE), principais responsáveis pela poluição do ar e aquecimento global. Conforme o relatório do
IPCC – Intergovernamental Panel on Climate Change de 2014, na última década a taxa de emissão de dióxido de carbono (CO2) proveniente desses combustíveis
passou de 2,5 para 6,8 GtCO2/ano (Figura 2).
Figura 2 – Panorama da emissão de CO2 proveniente de combustíveis fósseis
Fonte: IPCC (2014, p.47).
No Brasil, para a comercialização deste produto, a Lei nº 13.263/2016, obriga que o percentual de adição de biodiesel ao diesel seja de 8% (B8) e que em três anos a obrigatoriedade passe a ser de 10% (B10). O uso facultativo de biodiesel com o percentual de mistura acima do mandatório é de caráter autorizativo e o limite máximo da adição, em volume, é dado pela Resolução nº 3 do CNPE (Conselho Nacional de Política Energética) de 2015 para as seguintes atividades: “I) 20% (B20) em frotas cativas ou consumidores rodoviários atendidos por ponto de abastecimento; II) 30% (B30) no transporte ferroviário; III) 30% (B30) no uso agrícola e industrial; IV) 100% (B100) no uso experimental, específico ou em demais aplicações.”
Quanto à sua produtividade, a soja é o recurso mais utilizado para a produção de biocombustível. No entanto, o dendezeiro apresenta maior potencial para produzir óleo, são cerca de 6 toneladas de dendê/ha/ano contra 600 kg de soja/ha/ano. Essa discrepância deve-se ao fato de que a colheita do dendê ser feita quinzenalmente durante o ano inteiro enquanto que a colheita de soja se restringe aos meses de janeiro a abril. Pensando nisso, o governo federal criou o Programa de Produção Sustentável de Óleo de Palma no Brasil, que incentiva o plantio do dendê em bases sustentáveis (IBICT, 2016).
3.2 PRODUÇÃO DE BIODIESEL
O biodiesel é um biocombustível cuja matéria-prima pode ser vegetal (plantas oleaginosas), animal (gorduras), ou até residual (óleo de cozinha). O óleo extraído dessas plantas ou o “sebo” em conjunto com um álcool passa pelo processo de transesterificação, na presença de um catalisador são convertidos a ésteres (produto) e a glicerina (subproduto). De acordo com a Lei nº 11.097/2005, que dispõe sobre a introdução do biodiesel na matriz energética brasileira, o biodiesel é um “combustível derivado de biomassa renovável para uso em motores a combustão interna ou, conforme regulamento, para outro tipo de geração de energia, que possa substituir parcial ou totalmente combustíveis de origem fóssil”.
A Tabela 1 mostra algumas características dos vegetais capazes de produzir o biodiesel (BIODIESELBR, 2006).
Tabela 1 – Características de algumas matérias-primas vegetais para a produção de
biodiesel
Espécie Conteúdo do óleo
(%) Meses de colheita Rendimento em óleo (t/ha) Dendê/Palma 26 12 3 – 6 Babaçu 66 12 0,4 – 0,8 Girassol 38 – 48 3 0,5 – 1,5 Colza 40 – 48 3 0,5 – 0,9 Mamona 43 – 45 3 0,5 – 1 Amendoim 40 – 50 3 0,6 – 0,8 Soja 17 3 0,2 – 0,6 Algodão 15 3 0,1 – 0,2 Fonte: BIODIESELBR
Como se pode observar, o dendê é a cultura que possui maior potencial de rendimento em óleo em toneladas/hectare quando comparada com outras oleaginosas. Além do processo de transesterificação, o biodiesel pode ser obtido através de processos de craqueamento e esterificação. Independente do processo, a cadeia produtiva do biodiesel gera subprodutos, sendo o principal deles a glicerina, que possui alto valor econômico associado para as indústrias farmacêuticas e de cosméticos (COSTA, 2007).
Segundo COSTA (2007) o biocombustível pode ser adicionado a motores convencionais de óleo diesel sem que haja qualquer modificação no mesmo, portanto o biodiesel pode ser substituído parcial ou totalmente pelo óleo diesel convencional. Não se pode dizer o mesmo a respeito do óleo vegetal, que devido a sua alta viscosidade interfere no processo de ingestão do motor e ao longo do tempo formam resinas produzindo a colagem dos anéis no pistão.
No território brasileiro, esse processo é realizado por usinas autorizadas pela Agência Nacional do Petróleo – ANP, que estabelece especificações físico-químicas para que o biodiesel possa ser comercializado com qualidade aos consumidores através da Resolução ANP Nº 45/2014, conforme o Anexo A.
Cabe ainda à ANP, promover os leilões de biodiesel, criados pelo Conselho Nacional de Política Energética para garantir a disponibilidade de biodiesel aos produtores e importadores de óleo diesel, a fim de garantir a quantidade de mistura diesel/biodiesel definida por lei. Diferente dos leilões convencionais, neste os produtores ofertam o volume de biodiesel disponível, e arremata o consumidor que oferecer o menor lance. Quanto à aquisição de biodiesel autorizativo, este pode ser comprado diretamente dos produtores, sem necessidade de passar pelo sistema de leilões. Essa é uma medida recente tomada pela ANP depois de o leilão 47 (em janeiro de 2016) não ter recebido nenhuma oferta para a compra do biodiesel autorizativo (EPE, 2016)
3.2.1 Extração do Óleo
O Dendezeiro (Elaeis Guineesis) produz dois tipos de óleo: um extraído de sua polpa (mesocarpo), denominado de óleo de palma e o outro de sua semente, chamado de óleo de palmiste (PKO – palm kernel oil), como mostra a Figura 3. A principal diferença entre esses dois óleos está nas composições de ácidos graxos presentes e suas aplicações (Aboissa Óleos Vegetais).
Segundo (BORGES, FELICI, et al., 2007), a extração do óleo de dendê apresenta o seguinte balanço de massa:
• Óleo de palma bruto: 20%
• Óleo de palmiste: 1,5% • Torta de palmiste: 3,5% • Cachos vazios: 22% • Fibras: 12% • Cascas: 5% • Efluentes Líquidos: 50% Figura 3 – Dendê
Fonte: Aboissa Óleos Vegetais (2013)
De acordo com a SOUZA (2000), o processo de extração do óleo de dendê (ou palma) se inicia com a esterilização das sementes, realizada com vapor d’água a uma temperatura média de 130°C, submetido a uma pressão de 2 kg/cm², durante uma hora.
O IBICT (2016) ressalta que o transporte das sementes do local de cultivo até a indústria deve ser realizado o quanto antes após a colheita (no máximo 72 horas) para que a qualidade do óleo não seja afetada por conta da deterioração dos frutos. A esterilização inativa as enzimas responsáveis pela acidificação e facilita a próxima etapa, que é a de debulha dos cachos.
O debulhador recebe os cachos esterilizados e os separa dos frutos, a partir daí os frutos são direcionados ao malaxador (digestor), que “amassa” a polpa do fruto quebrando a estrutura de suas células. A massa que sai do digestor é conduzida até o processo de prensagem, onde finalmente é extraído o óleo vegetal (Figura 4).
Figura 4 – Etapas da extração do óleo
Fonte: Do autor.
3.2.2 Processo de Transesterificação
Transesterificação é a reação que ocorre entre um éster original e um álcool na presença de um catalisador que dão origem a um novo éster (Figura 5). O óleo vegetal é um éster de ácido graxo composto de triglicerídeos que ao reagirem com três moléculas de álcool formam um monoalquil éster (biodiesel) e um glicerol (GARCIA, 2006).
Figura 5 – Reação de transesterificação
Fonte: Ricaczeski et al, 2006. Esterilização dos cachos
Debulhamento Digestão
Na reação pode ser utilizado tanto álcool etílico quanto metílico, e o catalisador pode ser de caráter ácido ou básico. Os álcoois mais utilizados são os de cadeia curta, preferencialmente o metanol, por apresentar maior rendimento, porém, o uso do etanol seria uma alternativa mais ecologicamente correta na produção do biocombustível, quando de origem renovável. Em relação ao catalisador, apesar de os catalisadores básicos agirem com velocidade muito maior que os ácidos, correm risco de saponificação (BORGES, FELICI, et al., 2007).
Para que se obtenha o máximo rendimento utiliza-se álcool anidro e óleo vegetal com conteúdo de ácidos graxos inferior a 0,5%. Além disso, a reação deve ser mantida a uma temperatura de 60ºC e uma estequiometria de 6:1 (álcool:óleo), para que dessa forma o excesso de três moléculas de álcool seja aproveitado na separação do biodiesel da glicerina (QUEIROZ, 2011)
3.3 AVALIAÇÃO DE CICLO DE VIDA (ACV)
Avaliação do Ciclo de Vida - ACV (Life Cycle Analysis – LCA) é um estudo que permite identificar e determinar os impactos causados por um processo ou um produto durante todo o seu ciclo de vida, ou seja, desde a aquisição de matéria- prima até a disposição final do mesmo. Analogamente, pode ser definida como a análise “do berço ao túmulo” (cradle-to-crave) de um produto, ou ainda “do berço ao berço” (cradle-to-cradle) quando a reciclagem e reutilização fizerem parte da cadeia produtiva. É uma ferramenta bastante utilizada para auxiliar na tomada de decisões no que se refere ao planejamento e gestão ambiental na minimização de impactos ambientais.
3.3.1 Histórico da ACV
O conceito de Avaliação de Ciclo de Vida surgiu em meados da década de 70, quando a conscientização sobre problemas ambientais ganhou força mundial.
Segundo SEO e KULAY (2006) o primeiro estudo feito com essa abordagem foi realizado pela Coca Cola, que comparou o ciclo de vida entre suas embalagens para saber qual utilizaria menos recursos e tivesse um menor índice de emissões atmosféricas. Esse estudo, que ficou conhecido como Resource and Environmental
Profile Analysis (REPA), foi realizado pela Midwest Research Institute (MIR), que
aprimorou o modelo para a agência de proteção ambiental norte americana (Environmental Protect Agency – EPA) dando o surgimento para o que hoje denominamos de Avaliação de Ciclo de Vida (ACV).
Alguns problemas começaram a surgir à medida com que se avançavam os estudos, pois os resultados podiam divergir mesmo que o produto fosse o mesmo. Pensando nisso, a Sociedade de Toxicologia e Química Ambiental (Society of
Environmetal Toxicology and Chemistry – SETAC), em 1989 promoveu um evento
científico para melhorar o desenvolvimento da ACV (INSTITUTE OF
ENVIRONMENTAL SCIENCES, 2002).
Em 1997, a ISO (International Organization od Standardization) normatizou a Avaliação de Ciclo de vida através da NBR ISO 14040 Gestão Ambiental – Avaliação do Ciclo de Vida – Princípios e Estrutura, e de lá pra cá já publicou uma série de normas para complementar essa.
No Brasil, a normatização ficou por conta da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), que lançou no ano de 2001 a norma ABNT NBR ISO 14040, com a versão traduzida da norma internacional. Três anos depois, o IBICT (Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia) introduziu a ACV em suas linhas de pesquisa, sempre buscando enriquecer o desenvolvimento do banco de dados nacional de Inventários de Ciclo de Vida (ICV). Até nos dias de hoje, o IBICT é referencia do que diz respeito ao tema (IBICT, 2016).
3.3.2 Metodologia da ACV
A norma NBR ISO 14040 define a ACV como: “uma técnica para avaliar aspectos ambientais e impactos potenciais associados a um produto mediante: a compilação de um inventário de entradas e saídas pertinentes de um sistema de
produto; a avaliação dos impactos ambientais potenciais associados a essas entradas e saídas; a interpretação dos resultados das fases de análise de inventário e de avaliação de impactos em relação aos objetivos dos estudos”. E determina que a metodologia para a execução da ACV é dividida em quatro fases, como mostra a Figura 6. São elas: definição de objetivo e escopo (1), análise do inventário (2), avaliação de impactos (3) e a interpretação dos resultados (4) (ABNT NBR ISO 14040:2001).
Figura 6 – Fases de uma ACV
Fonte: ABNT NBR ISO 14040:2009 – Adaptado
A primeira fase consiste na definição de escopo e objetivo, pois a ACV de um mesmo produto pode variar segundo sua finalidade (COSTA, 2007).
A definição do objetivo deve estabelecer claramente a aplicação que será desenvolvida no objeto de estudo e o escopo, por sua vez, é a técnica que irá definir qual o caminho percorrer para alcançar o objetivo definido anteriormente.
O planejamento do escopo deve contemplar a extensão do estudo, isto é, onde começa e onde termina, assim como o seu nível de detalhamento e o número de subsistemas. Essas dimensões consideradas no inicio do projeto podem ser
1 – Definição de Objetivo e Escopo 2 – Análise de Inventário 4 - Interpretação 3 – Avaliação de Impacto
adaptadas ao longo da execução do mesmo. Além disso, o escopo deve descrever a unidade funcional, o sistema de produto (funções e fronteiras), os fluxos de referência, os procedimentos de alocação, requisitos da qualidade dos dados, suposições e limitações (ABNT NBR ISO 14041:2004).
A fase seguinte é a análise de Inventário de Ciclo de Vida (ICV), onde é elaborado o fluxograma do sistema em estudo, de modo que as fronteiras estejam bem definidas, e apresente uma descrição detalhada de todos os dados de entrada e saída que serão aplicados ao sistema. De acordo com a NBR ISO 14.041, “essas entradas e saídas podem incluir o uso de recursos e liberações no ar, na água e no solo associados com o sistema”. O processo de análise é iterativo – a medida que os dados são coletados e se conhece mais do sistema, novos requisitos ou limitações podem ser observado exigindo mudanças ou até revisão dos objetivos e escopos adotados.
A Avaliação de Impacto de Ciclo de Vida (AICV) é a terceira fase do estudo, que irá incorporar informações ao ICV quanto ao enfoque ambiental.
Por ultimo, a Interpretação dos resultados, a fase final que engloba os estudos do ICV e da AICV como base para concluir se os objetivos foram alcançados.
3.4 CICLO DE VIDA DO BIODIESEL
O ciclo de vida do biodiesel a partir de óleo de dendê tem início na atividade agrícola (cultivo e colheita dos cachos de frutos), após a colheita ocorre o transporte das sementes até a indústria, onde ocorrerá o processo de extração do óleo e a produção de biodiesel, o combustível é então distribuído para as unidades consumidoras e, encerra-se com a utilização do biodiesel em veículos automotores (PLEANJAI, GHEEWALA e GARIVAIT, 2007).
A produção de combustíveis renováveis geralmente inclui no processo a utilização de energia não renovável, como o uso de produtos químicos e combustíveis fósseis, que devem ser medidos ao longo do ciclo de vida do biodiesel
a fim de determinar em qual dimensão o combustível é renovável. O fator de renovabilidade serve como base para a tomada de decisões na mudança de alguns aspectos que podem tornar a produção mais “limpa” (PRADHAN, SHRESTHA, et al., 2011). Como no Brasil, o uso do biodiesel puro (B100) necessita de autorização da ANP (RESOLUÇÃO ANP Nº 18, DE 22.6.2007 – DOU 25.6.2007), para o ciclo de vida do biodiesel, nesse estudo foi adicionada a etapa de distribuição para as refinarias antes do transporte para as unidades revendedoras (postos de combustíveis). As refinarias são responsáveis por efetuar a mistura de biodiesel e óleo diesel, em volume definido por lei, antes de ser vendido para o consumidor final.
A Figura 7 apresenta o esboço da análise do ciclo de vida do biodiesel de dendê desde o cultivo da matéria prima até sua disposição final.
Figura 7 – Esboço da análise
Fonte: Do autor.
3.5 ASPECTOS AMBIENTAIS
A questão ambiental é a parte mais complexa da avaliação, pois envolve relacionar ar, solo e água, para que estas se mantenham equilíbrio, ou seja, tentar o máximo possível para que não se beneficie um fator prejudicando outros. Além de causar impactos ao meio ambiente, a agroindústria pode refletir nos aspectos econômicos e sociais (SILVA, ESCOBAR, et al., 2011).
Atividade Agrícola Transporte até a Indústria Extração do Óleo de Dendê Produção de Biodiesel Distribuição do Combustível Mistura B8 Transporte para Refinaria
A Resolução do CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente) Nº001, de 23 de janeiro de 1986, no artigo 1º, conceitua impacto ambiental como:
(...) qualquer alteração das propriedades físicas, químicas e biológicas do meio ambiente (...) resultante das atividades humanas que diretamente ou indiretamente afete: a saúde, a segurança e o bem-estar da população; as atividades sociais e econômicas; a biota; as condições sanitárias e estéticas do meio ambiente; e a qualidade dos recursos ambientais.
Os impactos ambientais exercidos pela produção e consumo do biodiesel podem ser tanto positivos quanto negativos. Para que o combustível proveniente dessa fonte seja vantajoso em relação ao combustível fóssil devem-se considerar alguns fatores como: emissão de gases, utilização de recursos naturais, mudança de uso do solo, alteração da biodiversidade (SILVA, ESCOBAR, et al., 2011).
O termo “sustentável” é constantemente empregado com relação aos biocombustíveis por ser considerada uma energia renovável. O principal aspecto que justifica este fato é que além de emitir menor quantidade de gases contribuintes para o efeito estufa como monóxidos e dióxidos de carbono (CO, CO2), o cultivo da
biomassa é capaz de sequestrar o CO2 que foi emitido pelo processo de queima do
combustível, causando um impacto ambiental positivo por contribuir para a mitigação do aquecimento global (BRINGEZU, SCHUTZ, et al., 2009).
A cultura do dendê, assim como toda atividade agrícola, gera impactos ao meio ambiente uma vez que está contida no processo a utilização de recursos naturais como água e solo e a aplicação de insumos químicos como fertilizantes. O uso de combustíveis fósseis também está inserido no ciclo do produto através das etapas de transporte, onde o principal combustível utilizado é o diesel e nos processamentos industriais, que também necessitam desses recursos para seu funcionamento. Em virtude disso, fatores que possam verificar se a fração de energia fóssil usada no processo não supera a parcela de energia renovável são de extrema importância para avaliação do impacto ambiental (PRADHAN, SHRESTHA,
et al., 2011).
Quanto à disponibilidade de terra para o cultivo, o dendê se destaca em relação a outras oleaginosas, pois são capazes de se desenvolver em áreas de baixa produtividade e seu fruto apresenta maior rendimento de óleo em toneladas por hectare. Considerando que este estudo foi baseado em uma lavoura de dendê já
existente, não foi levada em conta a mudança de uso do solo, que poderia acarretar em uma competição do mercado energético com o mercado alimentício (SILALERTRUKSA e GHEEWALA, 2012).
Em relação à alteração de biodiversidade, esta seria ocasionada caso haja degradação do habitat devido ao desmatamento. O desmatamento corresponde à um impacto negativo, pois a supressão da vegetação nativa além de trazer prejuízo para a fauna local, pode desencadear uma série de acontecimentos, tais como alterações no clima, erosão do solo e alteração da qualidade e disponibilidade de água (BRAGA, 2005). Nesse âmbito, o governo brasileiro possui o Programa de Produção de Óleo de Dendê Sustentável, que conta com diretrizes e normas ambientais para garantir não haja supressão de vegetação nativa (BIODIESELBR, 2006).
4 METODOLOGIA
4.1 SOFTWARE GREET
O estudo de ACV deste trabalho será conduzido com o auxílio do software livre GREET Model 2016, desenvolvido pela Argonne National Laboratory e patrocinado pelo Departamento de Energia, Eficiência Energética e Energias Renováveis dos Estados Unidos (U.S. Department of Energy's Office of Energy
Efficiency and Renewable Energy). O GREET (Greenhouse gases, Regulated Emissions, and Energy use in Transportation) permite que o usuário defina o sistema
e avalie diversas combinações de veículos e combustíveis, e a partir disso calcula o consumo total dos recursos e as respectivas emissões de gasosas.
O GREET se sobressaiu na escolha do software, pois em comparações com outros modelos livres disponíveis tais como: OpenLCA que apesar de ser gratuito não disponibiliza as bases de dados livre, SimaPro que além de requerer uma grande quantidade de espaço HD é também um software pouco visual, Gabi contém informações de estudo referente a mais de 20 anos de atuação da empresa alemã desenvolvedora do software mas em contrapartida dificulta a edição e adaptação dos fluxos de matéria e energia, Umberto NXT é mais indicado para avaliações que envolvem análise de custos. O GREET por sua vez conta também com uma base de dados livre , que permite comparações com modelos/estudos já realizados. Além disso, sua interface visual permite a criação e edição de modelos com mais interatividade.
Para entender melhor como funciona o modelo, faz-se necessário definir a terminologia utilizada no software para a transformação das matérias-primas em produtos. O primeiro deles, Caminho (Pathway) é a série de processos que abrange todo o ciclo de vida do combustível. Recursos (Resource) são todas as matérias- primas, produtos, materiais e/ou fluxos de energia que entram no sistema. Processos (Process) são as operações incluídas no sistema os quais transformam um determinado produto, podendo ser estacionários ou móveis. Tecnologias (Technology) são responsáveis pelas transformações da matéria-prima em produto
(saída) e estão inseridas dentro de cada Processo, podendo haver apenas uma ou uma série de Tecnologias embutidas.
4.2 EXECUÇÃO DA ACV
O GREET inicia a ACV com a seleção do produto e a delimitação da fronteira do sistema, que definirá quais processos que devem ser incluídos em todo o sistema. Para qualificar os impactos ambientais do produto, deve ser definida a unidade funcional que será usada (expressa em termos de energia ou de massa), e o caminho que irá percorrer para a análise do combustível escolhido. Esse modelo conta com uma base de dados multidimensional de planilha Excel, que recalcula os resultados a cada edição feita no programa.
O primeiro passo para desenvolver a ACV foi a escolha do produto biodiesel, a cadeia de produção a partir de óleo de soja (já existente no GREET) foi modificada para a produção a partir de óleo de dendê. Os processos são os mesmos com exceção da última etapa, pois antes de o combustível ser distribuído aos postos revendedores passa pela refinaria, onde ocorre a mistura diesel/biodiesel prevista por lei (Figura7).
Em seguida, começa a modelagem de cada etapa, editando cada processo de acordo com os recursos usados e as tecnologias inseridas.
4.2.1 Definição de objetivo e escopo
Nesse estudo de ACV do biodiesel proveniente de óleo de dendê, o objetivo foi analisar a emissão gasosa e o gasto energético de todo o processo produtivo e mensurar até que ponto o combustível é ou não renovável e de que forma contribui para a redução de gases de efeito estufa.
A razão para a execução deste estudo é gerar informações para a ampliação de um banco de dados, facilitando a comparação entre a utilização do biodiesel de
dendê através de diferentes rotas de produção (via metílica e etílica) e contabilizar as emissões no processo de distribuição do combustível.
4.2.2 Sistema de produto
De acordo com a ABNT (2009), a definição do sistema de produto é dada por um “conjunto de processos elementares, com fluxos elementares e de produto, desempenhando uma ou mais funções definidas e que modela o ciclo de vida de um produto”. Sendo assim, o sistema de produto é nada mais que o conjunto de processos do sistema, que o GREET define como Caminho (pathway). As Figuras 8 e 9, a seguir demonstram o exemplo de um sistema de produto, e o sistema de produto do biodiesel, respectivamente.
Figura 8 – Exemplo de um sistema de produto
Figura 9 – Sistema de produto do Biodiesel
Fonte: Do autor.
A Figura 9 demonstra neste sistema de produto do biodiesel, os fluxos de entrada e saída estão indicados dentro das respectivas setas, os processos elementares estacionários preenchidos em azul e os móveis em vermelho (seguindo esboço proposto pelo GREET), e a fronteira do sistema em linha tracejada descreve a análise feita do “berço-ao-túmulo” (cradle-to-grave), incluindo as etapas de extração de matéria prima, transformação de recursos e distribuição do combustível.
Depois de estabelecido o objetivo e o sistema de produto, define-se que a função do produto é a produção de biodiesel de óleo de dendê através do processo de transesterificação, tanto por rota metílica quanto etílica. Já a unidade funcional estabelecida para a modelagem dos dados foi preferencialmente a unidade de massa em toneladas, e somente para a etapa de mistura adotou-se a referência por unidade de volume, para cada 1L de biodiesel. Ou seja, os dados de saída expressam a quantidade de gases emitida por tonelada de biodiesel e, no caso da análise energética, indica a quantidade de recursos utilizados em MJ por litro de biodiesel.
4.2.3 Análise de inventário
4.2.3.1 Atividade agrícola
Em conformidade com a delimitação da fronteira, o primeiro processo a ser considerado nessa ACV é a Atividade Agrícola. Foram incluídos como recursos os fertilizantes, que são requeridos para a etapa de cultivo do dendê e o combustível diesel, necessário para o equipamento que fará a colheita dos cachos. De acordo com a (MULLER, 1980), o plantio das mudas, que concentra cerca de 143 plantas por hectare, é feito na época mais chuvosa do ano e incorpora duas fases: fase de crescimento (3 anos) e fase de produção (a partir do 4º ano). Após 25 anos o dendezeiro deixa de ser economicamente aproveitável, devido à elevada altura que a plantação atinge, dificultando o processo de colheita. A Tabela 3 demonstra os valores de referencia para os produtos e dosagens de fertilizantes utilizados para a cultura do dendê.
Tabela 2 – Produtos e dosagens de fertilizantes para a cultura de dendê
Fertilizante NO (kg/ha) N1 (kg/ha) N2 (kg/ha) N3 (kg/ha) N4 (kg/ha) N5 - N25 (kg/ha) Sulfato de amônio (20%N) 72 143 143 143 - - Superfostato Triplo (42% P2O3) 72 - - - - - Cloreto de Potássio (60% K2O) 36 72 108 143 179 - Sulfato de magnésio (17% MgO) 8 15 36 36 72 143 Bórax (11,5% B2O3) - 8 11 11 15 15
Fosfato natural (em cobertura)
1500 - - - 700 700
Obs.: à exceção do fosfato natural que é aplicado a cada quatro anos em cobertura, os fertilizantes são aplicados em coroa com raios crescentes de 0,50 metro, 1,00 metro e 1,50 metro.
Fonte: (MULLER, 1980)
Para a modelagem dos dados no GREET, foi apontado a quantidade de fertilizantes corresponde a 4 anos, pois é o período onde ocorre a primeira colheita, após esse período o solo é corrigido conforme a necessidade visto que a plantação
está sujeita a fatores externos. Na Tabela 2, N0 significa o ano do plantio, N1 o primeiro ano após o plantio e assim sucessivamente.
4.2.3.2 Transporte para a indústria
Para os processos móveis, o GREET exige que alguns parâmetros sejam definidos para cada etapa de transporte que geralmente inclui a distância percorrida, a parcela que representa qual fração do recurso está sendo transportado pela etapa, e a parcela urbana, usada para calcular qual fração das emissões vai para as áreas urbanas (os dois últimos dependem do meio de transporte utilizado). Para os veículos caminhão e barco ainda deve ser definidos parâmetros específicos de carga útil (GREET Manual, 2016).
Dito isso para o processo de transporte da lavoura até a indústria, a escolha do veículo foi um caminhão de carga pesada, que percorre 100 km, carga útil de 18 toneladas para cachos de fruto fresco de dendê, parcela de 100% de recurso transportado e 5% de parcela urbana (valores padrão definidos pelo GREET).
Conforme a Resolução nº 210 do CONTRAN (Conselho Nacional de Trânsito) para um caminhão duplo direcional trucado, o peso máximo permitido por eixo é de (6+6+17) toneladas, e o PBT (peso bruto total) somados a 5% de tolerância é igual a aproximadamente 30,5 toneladas. Segundo o catálogo de Especificações Técnicas da Mercedes-Benz um caminhão desse porte é capaz de transportar cerca de 22,8 toneladas de carga útil. Nesse estudo foi determinado que o caminhão de carga pesada transporta 18 toneladas de cachos de frutos frescos (CFF), pois o peso dos eixos e da carroceria varia de acordo com o fabricante.
A AmazonBio foi a indústria escolhida para o beneficiamento do dendê, segundo o Boletim Mensal do Biodiesel de Dezembro de 2016 (ANP, 2016) ela é única planta da região Norte do Brasil autorizada para a operação e comercialização que utiliza o dendê como matéria prima para a produção de biodiesel. Localizada no município de São João da Baliza (RO), a empresa conta com 5,5 mil hectares de plantação equivalente a uma área de 55 km². Traçando uma suposta rota que o caminhão percorrria para a colheita de todo o cultivo, estima-se que ele percorre
uma distancia de 60 km no trajeto vertical ilustrado na Figura 10 somados a 22 km de ida e volta, totalizando em 82 km. Para a molde de dados no GREET foi considerados 100 km de curso.
Figura 10 – Esboço do trajeto de colheita
Fonte: Do autor.
(MULLER, 1980) ressalta que essa etapa de transporte deve ser realizada o quanto antes após a colheita para que os cachos não sofram acidificação, que dificulta a próxima etapa e influencia na qualidade do óleo.
4.2.3.3 Extração do óleo
Ao chegar à indústria, os cachos de frutos frescos são submetidos ao processo de Extração do Óleo. Os recursos de entrada desse processo são a eletricidade e o combustível utilizado para alimentação do maquinário. Essa etapa de beneficiamento do dendê (Figura 10) gera subprodutos, tais como: cachos vazios, torta, fibras, casca e óleo de palmiste. Apesar de esses produtos terem outras aplicações na indústria alimentícia e cosmética, ou até mesmo serem reaproveitadas como combustível para as caldeiras, respeitando os limites de fronteira desse sistema, esses subprodutos serão apenas listados como recurso de saída e não será incluída na ACV.
Figura 11 – Beneficiamento do dendê
Fonte: Do autor
4.2.3.4 Transesterificação
Após a obtenção do óleo bruto de dendê, o mesmo é conduzido para o processo de transesterificação, que consiste na reação de um éster (óleo vegetal) com um álcool de cadeia curta (metanol ou etanol) na presença de um catalisador (básico ou ácido). A produção de biodiesel para este estudo considerou as rotas metílica e etílica na presença do catalisador alcalino hidróxido de sódio, por possuir maior velocidade de reação, que implica em temperaturas mais baixas e consequentemente menor custo (COSTA, 2007).
Quanto ao álcool empregado no processo, o metanol é predominante em relação ao etanol. Isso se deve ao fato de que o metanol opera em cinética mais acelerada, mantendo a temperatura e o custo mais baixos. Em contrapartida, o etanol além de ser um recurso alternativo e renovável possui grande disponibilidade no Brasil, um dos maiores produtores de etanol mundial. Atualmente, as usinas de biodiesel brasileiras dispõem de tecnologia “flex”, a versatilidade da tecnologia
viabiliza a utilização tanto de ambas as rotas para a produção do combustível (QUEIROZ, 2011).
O subproduto desse processo, a glicerina, assim como os subprodutos formados na extração do óleo possui outras aplicações em diversas indústrias, mas que, obedecendo à fronteira do sistema, não será inserida nessa ACV.
4.2.3.5 Transporte para a refinaria e mistura
Para o transporte da usina de biodiesel até a refinaria (base primária de distribuição de combustível), estimou-se a distancia de 550 km e não alterou os parâmetros do GREET para parcela, parcela urbana e carga útil, permanecendo com 100%, 68,5% e 22,7 toneladas de biodiesel, respectivamente, para caminhão de carga pesada.
A última etapa industrial compreende a mistura obrigatória de 8% de biodiesel para 92% de diesel para distribuição do combustível, portanto, utiliza como recurso o diesel, o biodiesel e a eletricidade.
4.2.3.6 Distribuição do combustível
Nessa ultima etapa, o biodiesel (B8) segue um modelo de logística tradicional, onde será levado e armazenado nas bases de distribuição, como pode ser observado na Figura 11. Bases de Distribuição Primárias (Principais) são as bases que recebem o combustível diretamente da refinaria. Bases Secundárias (de Interior) recebem o produto de outras bases. Por razões de investimento e análise custo- benefício, as Bases da Petrobrás servem de base para outras empresas menos estruturadas logisticamente para que todo o território brasileiro seja atendido. De modo geral, a logística de combustíveis no Brasil engloba três tipos de fluxos: fluxo primário (das refinarias para as bases primarias), fluxo de transferência (de uma
base para outra) e fluxo de entrega (da base para os postos revendedores) (IBP, 2007).
De acordo com o SINDICOM (2017), atualmente o Brasil conta com aproximadamente 160 distribuidoras ativas e compete à ANP regular e fiscalizar essa atividade.
Figura 12 – Representação geográfica das bases de distribuição
Fonte: SINDICOM (2017)
Esse mapa representa os fluxos de transporte para todos os combustíveis, como este estudo refere-se ao biodiesel proveniente do dendê, somente será incluída na ACV a distribuição para a região Norte, local de extração da matéria prima.
A Tabela 3 descreve as rotas de distribuição para região Norte, onde as rotas são descritas de acordo com seu fluxo (fluxos primários – N1,i; fluxos de
transferência – N2,j, N3,k), distância, veículo modal e a quantidade de recurso utilizado
Tabela 3 – Distribuição de combustíveis para a região Norte
ROTA ORIGEM DESTINO DISTANCIA TRANSPORTE RECURSO
(km) OnSite* (MJ)
N1.1 Manaus (AM) Caracaraí (RR)
640 Hidroviário 277
N1.2 Manaus (AM) Oriximiná (PA)
510 Hidroviário 246
N1.3 Manaus (AM) Santarém (PA)
600 Hidroviário 267
N1.4 Manaus (AM) C. do Sul (AC)
2000 Hidroviário 595
N1.5 Manaus (AM) Porto Velho (RO)
760 Hidroviário 305
N2.1 Santarém (PA)
Itaituba (PA) 250 Hidroviário 186
N2.2 Santarém (PA)
Altamira (PA) 300 Hidroviário 197
N3.1 Porto Velho (RO) Rio Branco (AC) 450 Rodoviário 699 N3.2 Porto Velho (RO)
Vilhena (RO) 605 Rodoviário 896
Fonte: Do autor.
4.2.4 Avaliação de Impacto
O principal impacto a ser avaliado na produção de biodiesel é a averiguação da renovabilidade do combustível e as emissões gasosas. Para isso, este estudo utiliza dois fatores para medir o conteúdo de energia fóssil embutido no sistema de produto: razão de energia fóssil (FER) e a relação de energia líquida (NER).
A razão de energia fóssil é definida como:
O requisito mínimo para indicar que o sistema de biodiesel pode reduzir a dependência da energia fóssil é que o resultado do FER seja superior a 1. Quanto maior o valor, mais renovável é o combustível. O principal objetivo desse fator é mensurar a renovabilidade, portanto não engloba no denominador o uso de energia renovável (PRADHAN, A et al., 2011). A relação de energia líquida, por sua vez,
inclui em seu denominador o consumo de energia total, que possibilita determinar se o sistema possui ou não ganho de energia líquida, ou seja, sua eficiência energética. Para garantir que o sistema possua ganho de energia essa relação deve apresentar valor maior que 1 (SILALERTRUKSA e GHEEWALA, 2012). Deste modo, NER é definida como:
Os cálculos de Energia Disponível nas diferentes misturas do biocombustível foram feitos com base no Poder Calorífico Inferior e massa específica.
Resultados de FER e NER tanto para o biodiesel puro (B100) quanto para a mistura de biodiesel/diesel (B8) a partir das rotas metílica e etílica estão grifadas na Tabela 4 e 5, respectivamente.
No âmbito das emissões gasosas, esses foram divididos em dois grupos e analisados individualmente: GEE’s e Critérios Poluentes. O primeiro envolve os gases de efeito estufa dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) e o óxido nitroso
(N2O). Critérios de poluição abrange os compostos orgânicos voláteis (COV),
monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrogênio (NOx), material particulado 10 micrômetros e 2.5 micrômetros (MP10, MP2.5) e óxidos de enxofre (SOx).
Também conhecido como gás carbônico, o CO2 em conjunto com o metano e
o óxido nitroso compõem o quadro de gases mais relevantes para o aquecimento global. São gases chamados de efeito estufa por absorverem parte da radiação solar, principalmente na região do infravermelho, e são essenciais para manter a temperatura global. A problemática gira em torno do excesso dessas emissões, que contribui severamente para as mudanças climáticas. Nesse cenário, a última Convenção da Organização das Nações Unidas sobre Mudanças do Clima (COP21) realizada em 2015 firmou o Acordo de Paris, onde 195 países se comprometeram a adotar medidas que reduzam as emissões de gases de efeito estufa para limitar o aumento da temperatura da Terra em até 1.5ºC até 2100 e entra em vigor no ano de 2020 (MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2017)
Embora o CO2 seja o gás mais abundante em termos quantitativos, o N2O
cerca de 300 vezes maior do que o CO2 para uma equivalência temporal de 100
anos, ou seja, cada molécula de dióxido de carbono corresponde a 300 moléculas de óxido nitroso (AGÊNCIA DE PROTEÇÃO AMBIENTAL DOS ESTADOS UNIDOS - EPA, 2017). Os Compostos Orgânicos Voláteis (COV) são componentes químicos que se transformam em gás ao entrar em contato com a atmosfera devido sua alta pressão de vapor. Podem ser liberados tanto em ambientes externo como internos, e nessa situação prevalece à preocupação reportada para a emissão de COV para ambientes fechados, uma vez que sua exposição pode causar riscos à saúde humana. Os gases remanescentes (CO, NOx, MP e SOx) são todos resultantes do processo de combustão (EPA, 2017).
Segundo a EPA (2017), o material particulado pode ser classificado de acordo com o seu tamanho. O MP2.5 são partículas que medem até 2.5 micrômetros, detectadas em fumaças e em nevoeiros. O MP10 são as partículas om dimensão de 2.5 a 10 micrômetros, encontrados geralmente em regiões vizinhas a indústrias.
5 RESULTADOS (INTERPRETAÇÃO)
5.1 RENOVABILIDADE DO COMBUSTÍVEL
Pelos resultados apresentados nas Tabelas 5, 6 e 7 para diferentes rotas de transesterificação, pode-se perceber que para o consumo de energia de origem fóssil, renovável e total foram praticamente os mesmos para as diferentes rotas de transesterificação visto que para a maioria deles a variação só ocorre depois da segunda casa decimal, com exceção do NER para o biodiesel puro, mas que também não apresentou diferença significativa.
Para o fator renovabilidade somente o biodiesel puro (B100) atendeu o requisito mínimo (FER>1) com resultados iguais a 4 confirmando que o biocombustível é renovável (Tabela 4). Já para a mistura de 8% de biodiesel esse fator é reduzido para 0,07 provando que a parcela de combustível fóssil ultrapassa a de combustível renovável (Tabela 5). A simulação do GREET (Tabela 6) mostra que para o biocombustível ser considerado renovável a mistura de biodiesel/diesel deveria ser de no mínimo 65%.
Em relação ao balanço de energia disponível no combustível, até mesmo o biodiesel puro mostrou-se ineficiente ao exibir valores de NER inferiores a 1, sendo contraditório para o interesse produtivo, pois indica que se usa mais energia para produzi-lo do que ele disponibiliza. Isso pode ser justificado, pois neste estudo não foi considerado o reaproveitamento de resíduos nos processos e outros dados podem ter sido superestimados. Assim, algumas mudanças realizadas nas etapas industriais poderia facilmente reduzir o consumo total de energia e consequentemente elevar o ganho de energia líquida para o sistema, como por exemplo, a utilização de co-produtos como cachos de fruto vazios e fibras como combustível para a produção interna de vapor e energia que alimentam as caldeiras. A destinação final de efluentes é outra medida que se realizada de forma ecológica, através da compostagem ou um sistema de tratamento com captação de biogás, também contribui para o ganho de energia.
Tabela 4 – Resultados de FER e NER para biodiesel puro (B100)
Tabela 5 – Resultados de FER e NER para a mistura de 8% de biodiesel (B8)
Tabela 6 – Resultados de FER e NER para a mistura de 65% de biodiesel (B65)
5.2 EMISSÕES DE GASES DE EFEITO ESTUFA
Da mesma forma que não houve diferenças significativas em relação à renovabilidade entre as diferentes rotas de produção do biodiesel, as diferenças entre as emissões gasosas foram mínimas (Figura 13). Pode se considerar que diante de todo o ciclo de vida do biocombustível, a escolha do etanol para o
processo de transesterificação não pode ser vista como uma medida para a redução de emissão de GEE’s, mesmo que seja um recurso renovável.
A Figura 13 constata que o processo industrial é uma das principais causas do aumento de emissões de CO2 seguido pelos processos de transporte. Vale
salientar que o meio de transporte utilizado também é um fator preponderante para o controle das emissões, visto que as rotas de distribuição rodoviárias (N3.1 e N3.2)
emitem maior quantidade de CO2 do que as rotas hidroviárias.
Figura 13 – Emissões de Dióxido de Carbono (CO2)
A análise individual de cada etapa reporta que a Extração do óleo é mais impactante em termos de emissão de metano (Figura 14). Contudo a ACV indica que o transporte é o grande emissor de CH4, responsável por 61% da jusante de
todo o processo, pois assim como na distribuição de combustível a combustão na atividade agrícola é decorrente do meio de transporte utilizado em maquinários e veiculo de colheita, restando 39% de emissão proveniente da atividade industrial (Figura 15). Além disso, a atividade industrial possui a vantagem de ser uma fonte pontual e dessa forma proporcionar a esse gás o reaproveitamento energético através de sistemas de recuperação.
Figura 14 – Emissões de Metano (CH4)
Figura 15 – Emissões de Metano (CH4) por atividade
As emissões de N20 podem ocorrer de forma natural através do processo de
desnitrificação ou procedente dos setores agrícola, industrial e de transporte (Figura 17).
Na agricultura, o óxido nitroso é oriundo dos compostos nitrogenados embutidos nos fertilizantes. Já para a indústria e transporte são resultantes do processo de queima de combustíveis fósseis.
41% 20%
Atividade agrícola 39% Atividade industrial
Figura 16 – Emissões de Dióxido de Nitrogênio (N2O)
Figura 17 – Emissões de Dióxido de Nitrogênio (N2O) por atividade
27% 18%
55%
Atividade agrícola Atividade industrial Distribuição
5.3 EMISSÕES DE GASES POLUENTES
Diante da visão geral dos gases considerados poluentes(Figura 18) emitidos pelos setores envolvidos na ACV, pode se afirmar que os COV constituem uma pequena parcela quando comparados ao restante dos gases emitidos. A maior parte da liberação desses gases é proveniente das etapas de extração e transesterificação do óleo (Figura 19), que assegura a preocupação da emissão desses gases para ambientes internos.
Figura 19 – Emissão de Compostos Orgânicos Voláteis
Resultantes do processo de queima de combustíveis, o monóxido de carbono e os óxidos de enxofre e nitrogênio emitidos no ciclo de vida são predominantemente derivados do setor de transporte enquanto que os materiais particulados são originados da combustão realizada na indústria.
Semelhante à emissão de CO2, o CO é liberado em maior quantidade no
transporte via terrestre (Figura 20) e responsável por quase metade das emissões causadas pela atividade industrial (Figura 18).
Figura 20 – Emissões de Monóxido de Carbono (CO)
Os óxidos de enxofre por sua vez, se comportam de maneira oposta, liberando maior quantidade de gases através do transporte hidroviário. É possível distinguir essa relação comparando a emissão de algumas rotas de distribuição que possuem distancias semelhante, como por exemplo, a rota N2.2 com 300 km (via
hidro) emite mais que as rotas terrestres N3.1 e N3.2, mesmo percorrendo uma menor
Figura 21 – Emissões de Óxidos de Enxofre (SOx)
Apesar de os processos industriais serem responsáveis por realizar processo de combustão que alimenta maquinários e caldeiras, no que diz respeito à emissão de NOx a atividade industrial é nula (Figura 22). Em contrapartida, corresponde à 53% das emissões da atividade agrícola e 42% proveniente da distribuição do combustível (Figura 13).
Figura 22 – Emissões de Óxidos de Nitrogênio (NOx)
Como já foi dito anteriormente, os materiais particulados podem ser encontrados em maior proporção em regiões próximas a indústrias e são resultantes da combustão incompleta do diesel. A Figura 23 confirma essa afirmação e evidencia que o tamanho das partículas (2.5 e 10 µm) não interfere no panorama das emissões por categoria. Pode se destacar também que o setor de transporte não utiliza o biodiesel na atividade agrícola e nem para distribuição do combustível, e mesmo se usasse a mistura de 8% de biodiesel/diesel não seria suficiente para reduzir a porcentagem das emissões de material particulado para a atmosfera.
Figura 23 – Emissões de Materiais Particulados (MP10 e MP2.5)
5.4 COMPARAÇÃO COM OUTROS TRABALHOS REALIZADOS
Esse estudo não apresentou resultados satisfatórios relacionados aos coeficientes de FER e NER (0.07 e 0.8, respectivamente) para a mistura de 8% de biodiesel de dendê e diesel convencional por se tratar de uma parcela muito pequena de energia renovável introduzida à energia fóssil. Já para o produto puro, mesmo não sendo considerada a utilização de coprodutos, atingiu valores de FER E NER de 4.9 e 0.9, respectivamente, sugerindo que algumas alterações no processo produtivo poderiam majorar o resultado para que o biocombustível atendesse o requisito mínimo para ambos fatores.
Para nivelar os resultados de acordo com a bibliografia considerou que o limite do sistema seria o “cradle-to-gate” (do berço a porta), ou seja, os resultados para o biodiesel puro (B100), que nessa análise vai até a etapa de transesterificação, excluindo a etapa de transporte para o refino (mistura) e distribuição do combustível, mesmo porque a localização geográfica da realização de cada estudo é também um fator preponderante para a análise do inventário.
SOUZA (2010) realizou 3 ACV’s, sendo elas uma para o produção de cana- de-açúcar, outra para o etanol e por fim para o biodiesel de dendê, formando um sistema de produção conjunta do produto. Para a ACV do biodiesel, o inventário utilizou dados da Agropalma (indústria brasileira que atualmente não atua mais no
